试验设计

 泡菜制备：将卷心菜洗净，切成1 cm×10 cm左右的条状，装入密封罐中加入2.5倍体积的2%食盐水，其他配料（按食盐水计）为生姜5%、大蒜5%、辣椒0.3%、花椒0.5%；将泡菜分为2组：对照组加入2%蔗糖（SF），处理组加入4%低聚木糖（XF），在25℃恒温条件下密封发酵。

 样品处理：分别于第0，2，4，6，8，10，14，19天取泡菜水和泡菜；泡菜制作3个批次，每批次样品为2个重复的混样，在-80℃保存，以备后续分析。

 检测泡菜水的pH、乳酸菌数、小分子糖含量，并进行DNA 提取、测序和分析；同时检测泡菜的总酸、质构特性、原果胶及有机酸含量。

 感官评价：由15名专业人员组成感官评价小组，对发酵6 d的样品进行盲评打分，实行25分制，采用分段计分，从色泽、香气、滋味、口感4个方面进行评定，具体评定标准见表1。

试验结果

（1）理化指标

 pH和总酸：由图1可知，泡菜的pH在发酵初始阶段迅速下降并在随后几天趋于稳定，与SF相比，XF的pH后期下降较慢，pH在发酵第10天时达到3.57，而SF在发酵第8天时达到3.55，且从第8天开始不同处理间差异显著（P<0.05）；总酸的变化趋势与pH相反，在整个发酵过程中均呈上升趋势；有研究表明泡菜总酸在0.6 g/100 g左右风味最佳；SF在发酵第6天时总酸含量为0.61 g/100 g，XF在发酵第8天时总酸含量为0.61 g/100 g，随着发酵的继续，在第19天时，SF总酸含量增加至0.75 g/100 g，XF总酸含量仍然为0.61 g/100 g（P<0.05）。

 发酵过程中乳酸菌数变化：由表2可知，随着发酵的进行，乳酸菌数逐渐增加，发酵第4天后，乳酸菌数开始减少，对比整个发酵过程，可发现XF的乳酸菌数总体低于SF泡菜，与pH、总酸的变化趋势一致。

 质构和原果胶含量：由图2可知，发酵第2天时，SF和XF的脆度由新鲜样品的58.87 N显著下降为29.16 N和31.92 N，XF的脆度在发酵第4天时略有增加但不显著，在随后的发酵过程中逐渐下降，然而，从第4天起，XF的脆度总是显著高于SF（P<0.05）。

 由图2可知，原果胶的变化趋势与脆度一致，发酵前4 d原果胶含量呈明显下降趋势，SF和XF中原果胶含量由新鲜样品的29.50 μmol/g分别下降至1.73 μmol/g和2.32 μmol/g，但从发酵第6天开始，XF的原果胶含量显著高于SF（P<0.05）。

 小分子糖含量：由表3可知，SF中的葡萄糖含量在发酵开始时迅速增加，发酵第2天时，蔗糖消耗量为64.62%，葡萄糖增长量为54.94%，果糖增长量为14.08%，随着发酵至第6天，糖变化趋于平缓，结合表2可知，乳酸菌数逐步下降，表明泡菜乳酸菌发酵基本结束；对XF而言，与第0天相比，发酵第2天时，泡菜内源葡萄糖、果糖渗出量大于微生物生长消耗量，木二糖和木三糖消耗量分别为31.77%和25.06%；发酵第4天起，葡萄糖、果糖浓度下降相较于低聚木糖更快，表明后续发酵过程中微生物快速利用葡萄糖和果糖，对木二糖和木三糖的利用速率不显著；木糖在整个发酵过程中含量逐渐增加，木四糖和木五糖在发酵过程中峰面积没有减小，表明微生物可分解木二糖和木三糖生成木糖；SF与XF相比较，易于利用的碳源多，与乳酸菌数总体高的趋势一致。

 有机酸含量：由图3可知，发酵前2 d，SF和XF中乙酸和乳酸含量无明显差异，SF在发酵第6天时乳酸和乙酸含量分别为4.82、1.59 mg/g，XF分别为3.76、1.42 mg/g；随着发酵的进行，发酵第19天时，SF的乳酸和乙酸含量分别为8.95、1.91 mg/g，XF分别为8.23、1.69 mg/g，发酵终点时SF的乳酸含量显著高于XF（P<0.05），这与其发酵后期低pH和高总酸的趋势一致，在整个发酵周期，SF乳酸含量均高于XF。

（2）感官评价结果

 由表4可知，在色泽、滋味、口感方面，XF显著优于SF（P<0.05），相关文献报道XOS具有优异的羟基自由基清除能力，对泡菜可能具有护色作用；其次，XF感官品质与pH、质构等指标一致。

（3）细菌Alpha多样性

 对24个样本进行高通量16S rDNA V1~V9区域测序，获得312791个原始序列，经过质量控制，获得307494个序列，样本的平均覆盖率为98.31%，样本序列长度主要集中在1450~1492 bp；根据97%的序列相似度水平，将样本分类为可操作分类单元（OTU）。24个样本细菌分类统计数目为17个门、29个纲、66个目、121个科、210个属、265种、311个OTU。

 由图4可知，稀释曲线（Shannon指数）接近平台期达到饱和，表明测序数据足以代表整个种群。

 由表5可知，在这项研究中，所有样品在发酵开始时都具有最高的细菌多样性，随着发酵的进行逐渐减少，SF的Simpson指数和Shannon指数减少慢于XF，反映XF可以快速形成优势菌群，增加发酵过程的稳定性。

（4）细菌β多样性

 由图5可知，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）可以解释92.46%的原始变量信息，很大程度上可以反映添加两种不同碳源与发酵时间变化引起的细菌多样性差异；SF和XF根据发酵时间不同分为3个发酵阶段，包括2个快速转变和1个缓慢转变，第一次快速转变发生在第0~2天，推测随着发酵的开始菌落组成发生明显变化；第二次快速转变发生在第2~6天，乳酸菌发酵从异型发酵向同型发酵过渡，从而导致变化较大；第三次缓慢转变发生在第6~10天，由于发酵进入后期直至发酵结束，细菌变化较小；两组的起点接近，变化趋势一致，XF发酵过程中细菌组成变化更大，表明碳源在一定程度上影响发酵过程中微生物菌落组成。

（5）细菌组成

 由图6可知，变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidota）在发酵早期阶段作为主要门存在，在发酵第0天，SF中主要的门相对丰度占比分别为变形菌门89.91%、厚壁菌门5.04%和拟杆菌门2.16%；XF分别为变形菌门96.04%和厚壁菌门2.26%，随后，在发酵前2 d期间，厚壁菌门的相对丰度显著增加，而其他门占比较小；相较于SF，XF中厚壁菌门在前2 d内从2.26%迅速增加至79.29%，而SF则从5.04%增加为66.94%，发酵结束时，厚壁菌门在两组中是最主要的门，SF的相对丰度为92.27%，XF的相对丰度为95.74%，其次是变形菌门，相对丰度分别为7.71%和4.22%。

 由图7可知，发酵第0天的SF中主要的属相对丰度占比分别为肠杆菌属（Enterobacter）25.41%、Paucibacter属25.01%和不动杆菌属（Acinetobacter）22.50%，而XF中相对丰度占比高的为不动杆菌属（41.42%）、肠杆菌属（22.93%）；随后，魏斯氏菌属的相对丰度迅速增加，然后下降直至发酵完成，峰值出现在第2天，分别为SF 37.60%和XF 70.64%，乳球菌属（Lactococcus）在第2天时也达到峰值，分别为SF 19.26%和XF 8.62%，明串珠菌属峰值出现在第6天，分别为SF 12.25%和XF 0.28%。XF魏斯氏菌属在发酵第2天时的相对丰度明显高于SF，推测XOS促进发酵早期魏斯氏菌属增殖。在菌属水平上采用 LEfSe分析，发现明串珠菌属为组间差异微生物；发酵结束时SF中主要以植物乳植杆菌属（76.65%）、明串珠菌属（8.80%）为主，XF的相对丰度主要为植物乳植杆菌属（89.97%）。

 由图8可知，在所示乳酸菌属中，魏斯氏菌属与pH、脆度呈正相关，与总酸呈负相关，植物乳植杆菌属与pH、脆度呈负相关，与总酸呈正相关，而XOS可以选择性促进特定乳酸菌增殖，从而调控发酵过程，提高泡菜品质。

试验结论

 本试验研究XOS对泡菜自然发酵过程中细菌群落变化及产品品质的影响，pH和总酸结果显示，XOS有助于减少总酸的生成量，延缓发酵后期pH的下降；保持泡菜的脆度、原果胶含量；感官结果表明XOS有助于延长泡菜最适口感的维持期；相较于蔗糖，添加XOS促使发酵早期魏斯氏菌属成为优势菌属，发酵后期植物乳植杆菌属成为优势菌属；明串珠菌属在菌落组成中不占优势，为组间差异微生物，推测 XOS通过调控泡菜的细菌群落结构，提高泡菜的品质。

参考资料：

汤回花,李宏,刘毕琴等.低聚木糖对泡菜理化性质、细菌群落动态影响研究[J].中国调味品,2023,48(08):98-105.